详解数据模型：概念模型、逻辑模型、物理模型

数据模型的目的在于可视化呈现、设计业务/系统的数据交互/存储的结构和方式，识别实体及其属性、关系，方便业务人员和技术人员沟通和承接。数据结构按照信息细节度和技术性划分概念模型(Conceptual Data Model)、逻辑模型(Logical Data Model)和物理模型(Physical Data Model)，抽象程度依次降低，技术性质依次增强，适用对象从业务人员转向技术人员。理论上讲

evandeng2009

22091人浏览 · 2021-12-30 18:28:41

evandeng2009 · 2021-12-30 18:28:41 发布

理论上讲，概念模型和逻辑模型一般给领导、业务看；从实际经验来，技术人员一般拿建模工具直接做物理模型，这些工具也可以展现数据的关系模型，完稿时生成和导出DDL(Data Definition Language，数据定义语言，主要是CREATE)并建立库表。同时，一般的数据库客户端都具备数据库的逆向实体关系图生成能力，也就是从既有的数据库中反向生成物理模型。

三种数据模型比较

三种数据模型
模型	概念模型	逻辑模型	物理模型
面向人员	业务	业务	技术
目的	识别业务实体及关系	丰富补充以建立物理模型	建立数据库的库表
实体名称	√	√	×
实体关系	√	√	×
实体属性	可选但不完整	有但不完整	×
描述语言	业务意义	业务意义	技术意义
数据库相关	×	×	√
表及其列	×	×	√
列及其数据类型和约束	×	×	√
主键和外键	×	×	√
索引和存储过程等	×	×	可选
数据元素	业务元素	更多业务元素	业务元素+技术元素

概念模型和逻辑模型都是业务用语，而物理模型是用技术实现的方式来表达业务意义，具有比如varchar(256)、更新时间(update_time)等数据类型及长度的约束、技术配套字段。其中概念模型和逻辑模型之间的界限比较模糊，主要体现在数据丰富度上，实际操作时不用太纠结。

实体关系区分一对一、一对多和多对多，以及之间的业务动作，在面向对象(Object Oriented)和实体关系(Entity Relationship，E-R)这两种建模技术中可以体现业务动作和数量关系，其他建模技术不好体现。

五种数据建模方式

数据建模(Data Modeling)技术与用于系统软件架构设计的UML(Unified Modeling Language，统一建模语言)可以相提并论。其包含五种数据建模方式或者叫数据模型种类，分别为层级(Hierarchical)、网状(Network)、面向对象(Object Oriented)、实体关系(Entity Relationship)、关系(Rational)。其中的面向对象数据模型和UML的用例图有点像。而实体关系图和关系图是最常用的方式，前者可用于系统软件的概要设计阶段，后这可用于详细设计阶段。

备注：E-R图(Entiry Relationship Digram，ERD，实体关系图)日常使用、称呼上包括了关系模型(Rational)和实体关系模型(Entity Relationship)两种方式，也可能泛指了以上5种方式，甚至更偏向于关系模型。这里不纠结。我的理解是，这五种建模方式都可以用来做概念模型，不一定能或者适合做逻辑模型，只有关系模型能用来做物理模型(全文针对关系数据库RDBMS来说)。

1、层级

这里借图，表达的是一个概念模型，局限比较多，如只能一对一或者一对多，有点像二叉树。

2、网状

这里借图，表达的是一个概念模型，虽然解决了不能多对多的问题，但是数据量大的时候这个图就非常庞大，不易读。

3、面向对象

这里借图，表达的是一个概念模型，但可以体现业务动作和数量关系，不过是站在一个业务对象的视角来画图，对象多了估计整个图就不好画、不好看了。

4、实体关系

这里借图，表达的是一个逻辑模型，很好的体现了实体及其业务动作、数量关系。其中矩形表示实体，圆圈表示实体属性，菱形表示实体之间的关系，关系连线上的数字就是数量关系。一对一用1表示，一对多用1:M表示，多对多用N:M表示。反过头来看看，如果实体和属性太多，整个图就会五颜六色、枝繁叶茂、群魔乱舞，不过用实体关系图非常适合做概念模型和逻辑模型。

5、关系

这里借图，表达的是一个物理模型，业务对象名已经更换为表名(英文)，属性更改为了列(英文)，且列有字符类型、长度，有主键、外键，根据建模工具功能还可以添加索引等元素。这里的实体数量关系使用了特别的符号，具体见下图的解释。关系模型有个缺点，就是不能表达业务动作，不过在做技术落地实现的时候，业务逻辑可以体现，不用在数据层面体现。再说数据库客户端可以正向逆向生成库表和关系模型图，这个让DBA、开发很喜欢，也是最常用的数据建模方式。

三种数据模型示例

通过上面的五种数据建模方式的配图，可以看到三种数据模型的样子。

数据建模工具举例

数据建模工具非常多，只要是能画上面的图的任何工具都可以，比如Powerpoint也可以拿来画实体关系图，不过类似用记事本写代码，没有那边边界。数据建模有非常多的专业工具，一般的流程图软件支持实体关系图、UML图等，但用来形成物理模型的关系模型需要更加专业的工具，它们可以导出生成SQL语句(DDL)。下面就列举些关系模型的建模工具。